一種微乳化切削液、切削稀釋液及其製備和使用方法
2023-06-06 15:53:51 1
一種微乳化切削液、切削稀釋液及其製備和使用方法
【專利摘要】本發明公開了一種微乳化切削液、切削稀釋液及其製備和使用方法，該微乳化切削液的原料為：礦物油40-60%、陰離子表面活性劑2-10%、非離子表面活性劑1-5%、乳化穩定劑5-10%、油性添加劑5-10%、極壓添加劑5-10%、防鏽添加劑5-27%、防腐殺菌劑0.5-3%、消泡添加劑0.1-0.3%和水2-6%；消泡添加劑包括重量比為1∶1-1∶2的乳化矽油和聚醚改性有機矽。該微乳化切削液和微乳化切削稀釋液的消泡性能優異，具有良好的潤滑性和冷卻性，pH值穩定性好，抑菌能力強，使用壽命長，能為加工件提供良好的防鏽性，並能大大提高加工件的加工精度。
【專利說明】一種微乳化切削液、切削稀釋液及其製備和使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微乳化切削液、切削稀釋液及其製備和使用方法。
【背景技術】
[0002]切削液按油品化學組成分為非水溶性(油基)液和水溶性(水基)液兩大類。油基切削液的潤滑性能較好，冷卻效果較差。水基切削液與油基切削液相比潤滑性能相對較差，冷卻效果較好。慢速切削要求切削液的潤滑性要強，一般來說，切削速度低於30m/min時使用切削油。
[0003]含有極壓添加劑的切削油，不論對任何材料的切削加工，當切削速度不超過60m/min時都是有效的。在高速切削時，由於發熱量大，油基切削液的傳熱效果差，會使切削區的溫度過高，導致切削油產生煙霧、起火等現象，並且由於工件溫度過高產生熱變形，影響工件加工精度，故多用水基切削液。
[0004]乳化液把油的潤滑性和防鏽性與水的極好冷卻性結合起來，同時具備較好的潤滑冷卻性，因而對於大量熱生成的高速低壓力的金屬切削加工很有效。與油基切削液相比，乳化液的優點在於較大的散熱性，清洗性，用水稀釋使用而帶來的經濟性以及有利於操作者的衛生和安全而使他們樂於使用。實際上除特別難加工的材料外，乳化液幾乎可以用於所有的輕、中等負荷的切削加工及大部分重負荷加工，乳化液還可用於除螺紋磨削、槽溝麻削等複雜磨削外的所有磨削加工，乳化液的缺點是容易使細菌、黴菌繁殖，使乳化液中的有效成分產生化學分解而發臭、變質，所以一般都應加入毒性小的有機殺菌劑。
[0005]化學合成切削液的優點在於經濟、散熱快、清洗性強和極好的工件可見性，易於控制加工尺寸，其穩定性和抗腐敗能力比乳化液強。潤滑性欠佳，這將引起工具機活動部件的粘著和磨損，而且，化學合成留下的粘稠狀殘留物會影響機器零件的運動，還會使這些零件的重疊面產生鏽蝕。
[0006]刀具材料的發展推動了切削液的發展，1898年發明了高速鋼，切削速度較前提高2~4倍。1927年德國首先研製出硬質合金，切削速度比高速鋼又提高2~5倍。隨著切削溫度的不斷提高，油基切削液的冷卻性能已不能完全滿足切削要求，這時人們又開始重新重視水基切削液的優點。1915年生產出水包油型乳化液，並於1920年成為優先選用的切削液用於重切削。1948年在美國研製出第一種無油合成切削液，並在20世紀70年代由於油價衝擊而使應用提高。
[0007]近十幾年來，由於切削技術的不斷提高，先進切削工具機的不斷湧現，刀具和工件材料的發展，推動了切削液技術的發展。隨著先進位造技術的深入發展和人們環境保護意識的加強，對切削液技術提出了新的要求，它必將推動切削液技術向更高領域發展。
[0008]微乳化切削液是水基切削液的一種，性能介於水基合成切削液和乳化液之間，其基本組成為礦油、水、表面活性劑、潤滑劑、防鏽劑等。微乳化切削液在水中的乳化顆粒比通常的乳化液小，水溶液呈透明或半透明狀。微乳化切削液綜合了乳化液潤滑性能好和合成切削液穩定性好、冷卻效果好的優點，是一種性能優越、使用範圍廣的水基切削液。但微乳化切削液在使用過程中亦存在以下缺點:泡沫多，要加大量消泡劑來提高消泡性能，而高效消泡劑價格昂貴，貯存期短，失效快，使用過程中還要不斷補加，增加了產品成本。
【發明內容】
[0009]本發明所要解決的技術問題在於克服了現有的微乳化切削液消泡性能差，在使用過程中泡沫多，添加高效消泡劑成本高的缺陷，提供了一種微乳化切削液、切削稀釋液及其製備和使用方法。本發明的微乳化切削液和微乳化切削稀釋液的消泡性能優異，具有良好的潤滑性和冷卻性，PH值穩定性好，抑菌能力強，使用壽命長，能為加工件提供良好的防鏽性，並能大大提高加工件的加工精度。
[0010]本發明通過以下技術方案解決上述技術問題。
[0011]本發明提供了一種微乳化切削液，其原料包括下述重量百分比的組分:礦物油40-60%、陰離子表面活性劑2-10%、非離子表面活性劑1-5%、乳化穩定劑5-10%、油性添加劑5-10%、極壓添加劑5-10%、防鏽添加劑5-27%、防腐殺菌劑0.5_3%、消泡添加劑0.1-0.3%和水2-6% ;其中，所述的消泡添加劑包括乳化矽油和聚醚改性有機矽，所述乳化矽油和聚醚改性有機娃的重量比為1:1-1:2。
[0012]其中，所述乳化矽油和聚醚改性有機娃的重量比較佳地為1:1.5。
[0013]其中，所述礦物油為本領域常規使用的礦物油，較佳地為環烷基礦物油。所述礦物油在40°C下的運動粘度較佳地為18-30mm2/s。
[0014]其中，所述的陰離子表面活性劑可為本領域常規使用的陰離子表面活性劑，較佳地為石油磺酸鈉和/或聚異丁烯丁二酸酐醯胺。
[0015]其中，所述的非離子表面活性劑可為本領域常規使用的非離子表面活性劑，非離子表面活性劑作為乳化劑，能促進油和水乳化形成乳化液。所述的非離子表面活性劑較佳地為烷基酚聚氧乙烯醚和/或脂肪醇聚氧乙烯醚。所述脂肪醇聚氧乙烯醚的脂肪鏈較佳地為C12-C18的脂肪鏈。
[0016]其中，所述的乳化穩定劑為本領域常規使用的乳化穩定劑，乳化穩定劑能使油和水形成穩定的乳化液。所述的乳化穩定劑較佳地為脂肪醇和/或脂肪醚，更佳地為二乙二醇單丁醚和/或高級脂肪醇。所述高級脂肪醇的碳原子數較佳地為16-20。
[0017]其中，所述的油性添加劑為本領域常規使用的油性添加劑，油性添加劑能增加切削液組合物的吸附性能及滲透能力，降低摩擦係數。所述的油性添加劑較佳地為高級脂肪酸和/或植物油酸，更佳地為油酸和/或妥爾油脂肪酸。
[0018]其中，所述的極壓添加劑可為本領域常規使用的極壓添加劑，極壓添加劑能提高潤滑劑承受高溫高壓的能力。所述的極壓添加劑較佳地為氯化石蠟、硫磷類極壓添加劑和合成酯類極壓添加劑中的一種或多種。
[0019]其中，所述的防鏽添加劑可為本領域常規使用的防鏽添加劑，防鏽添加劑能與金屬表面形成保護膜或鈍化膜起到防鏽作用。所述的防鏽添加劑較佳地為硼酸類物質與苯並三氮唑的混合物。所述的硼酸類物質較佳地為硼酸胺鹽、硼酸醯胺和硼酸酯中的一種或多種。所述硼酸類物質與苯並三氮唑的重量比較佳地為1:1-2:1，更佳地為3:2。
[0020]其中，所述的防腐殺菌劑可為本領域常規使用的防腐殺菌劑，防腐殺菌劑能防止和抑制細菌的生長。所述的防腐殺菌劑較佳地為1，3，5-三(2-羥乙基)-六氫-三嗪。
[0021]本發明還提供了一種上述微乳化切削液的製備方法，其包括下述步驟:
[0022](I)將所述的礦物油、所述的陰離子表面活性劑、所述的非離子表面活性劑、所述的油性添加劑、所述的極壓添加劑和所述的乳化穩定劑混合，攪拌均勻得混合液；
[0023](2)將所述混合液、所述的防鏽劑、所述的水，所述的防腐殺菌劑、和所述的消泡添加劑混合，攪拌均勻，即得。
[0024]步驟(I )，所述混合的方法和條件為本領域常規的方法和條件。所述混合的溫度較佳地為35-45°C，更佳地為40°C。所述的混合較佳地按下述操作進行:將所述的陰離子表面活性劑、所述的非離子表面活性劑、所述的油性添加劑、所述的極壓添加劑和所述的乳化穩定劑依次添加至所述的礦物油中。
[0025]步驟(1)中，所述攪拌的方法和條件為本領域常規的方法和條件。所述攪拌的速率較佳地為80-100rpm。所述攪拌的時間較佳地為30-90分鐘。
[0026]步驟(2)中，所述混合的方法和條件為本領域常規的方法和條件，只需至物料混合均勻即可。所述混合的溫度較佳地為室溫。所述的混合較佳地按下述操作進行:將所述的水、所述的防鏽添加劑、所述的防腐殺菌劑和所述的消泡添加劑依次添加至所述混合液中。
[0027]步驟(2)中，所述攪拌的方法和條件為本領域常規的方法和條件，只需至物料混合均勻即可。所述攪拌的速率較佳地為80-100rpm。所述攪拌的時間較佳地為30-90分鐘。
[0028]本發明還提供了一種所述的微乳化切削液的使用方法，其包括下述步驟:將所述的微乳化切削液用水稀釋 10-40倍，即可。
[0029]其中，所述稀釋的倍數較佳地為20倍。
[0030]本發明還提供了一種微乳化切削稀釋液，其包括所述的微乳化切削液和水，所述的水和所述微乳化切削液的重量比為10-40:1。
[0031]本發明中，所述的室溫為本領域常規意義上的室溫溫度，一般為10_35°C。
[0032]在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實例。
[0033]本發明所用試劑和原料均市售可得。
[0034]本發明的積極進步效果在於:
[0035]本發明的微乳化切削液和微乳化切削稀釋液無需調節pH值，pH值穩定性好；進一步地，本發明提供的微乳化切削液和微乳化切削稀釋液不含有亞硝酸鹽，屬於生態穩定型產品，適用於單機系統，尤其適用於中央供液油槽。本發明的微乳化切削液和微乳化切削稀釋液的消泡性能優異，具有良好的潤滑性和冷卻性，PH值穩定性好，抑菌能力強，使用壽命長，能為加工件提供良好的防鏽性，並能大大提高加工件的加工精度。
【具體實施方式】
[0036]下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之中。下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，按照常規方法和條件，或按照商品說明書選擇。
[0037]下述實施例中，所用的份數均為重量份數。
[0038]下述實施例中，所用的脂肪醇聚氧乙烯醚的脂肪鏈為C12-C18的脂肪鏈。
[0039]實施例1
[0040]微乳化切削液的製備方法，其包括下述步驟:
[0041](I)將環烷基礦物油42.0份升溫至40°C，在環烷基礦物油中依次加入石油磺酸鈉
2.0份、脂肪醇聚氧乙烯醚5.0份、油酸8.0份、氯化石蠟10.0份和二乙二醇單丁醚3.0份，以80rpm的轉速攪拌30分鐘至攪拌均勻,得混合液；
[0042](2)在室溫條件下，在混合液中依次加入水4.2份、硼酸胺鹽4.0份、硼酸醯胺
12.42份，苯駢三氮唑8.28份、1，3，5-三(2-羥乙基)-六氫-三嗪1.0份和消泡添加劑0.1份，消泡添加劑為重量比為1: 1.5的乳化矽油和聚醚改性有機矽，以80rpm的轉速攪拌30分鐘至攪拌均勻，即得。
[0043]該微乳化切削液可根據具體情況稀釋10-40倍使用。
[0044]該微乳化切削液的性能檢測數據，如表1所示。
[0045]實施例2
[0046]微乳化切削液的製備方法，其包括下述步驟:
[0047](I)將環烷基礦物油45.0份升溫至35°C，在環烷基礦物油中依次加入石油磺酸鈉10.0份、脂肪醇聚氧乙烯醚3.0份、妥爾油脂肪酸10.0份、氯化石蠟8.0份和二乙二醇單丁醚3.0份，以10rpm的轉速攪拌90分鐘至攪拌均勻，得混合液；
[0048](2)在室溫條件下，在混合液中依次加入水4.7份、硼酸胺鹽9.12份、苯駢三氮唑
6.08份、1，3，5-三(2-羥乙基)-六氫-三嗪1.0份和消泡添加劑0.1份，消泡添加劑為重量比為1:1的乳化矽油和聚醚改性有機矽，以10rpm的轉速攪拌90分鐘至攪拌均勻，SP得。
[0049]該微乳化切削液可根據具體情況稀釋10-40倍使用。
[0050]該微乳化切削液的性能檢測數據，如表1所示。
[0051]實施例3
[0052]微乳化切削液的製備方法，其包括下述步驟:
[0053](I)將環烷基礦物油48.0份升溫至45°C，在環烷基礦物油中依次加入石油磺酸鈉
5.0份、脂肪醇聚氧乙烯醚5.0份、油酸5.0份、氯化石蠟5.0份和二乙二醇單丁醚2.0份，以10rpm的轉速攪拌30分鐘至攪拌均勻,得混合液；
[0054](2)在室溫條件下，在混合液中依次加入水4.5份、硼酸酯2.0份、硼酸胺鹽12.18份、苯駢三氮唑8.12份、1，3，5-三(2-羥乙基)-六氫-三嗪3.0份和消泡添加劑0.3份，消泡添加劑為重量比為1:2的乳化矽油和聚醚改性有機矽，以10rpm的轉速攪拌30分鐘至攪拌均勻，即得。
[0055]該微乳化切削液可根據具體情況稀釋10-40倍使用。
[0056]該微乳化切削液的性能檢測數據，如表1所示。
[0057]實施例4
[0058]微乳化切削液的製備方法，其包括下述步驟:
[0059](I)將環烷基礦物油49.0份升溫至40°C，在環烷基礦物油中依次加入石油磺酸鈉 8.0份、脂肪醇聚氧乙烯醚1.0份、妥爾油脂肪酸5.0份、氯化石蠟6.0份和二乙二醇單丁醚
1.0份，以80rpm的轉速攪拌90分鐘至攪拌均勻，得混合液；
[0060](2)在室溫條件下，在混合液中依次加入水4.3份、硼酸醯胺15份、苯駢三氮唑10份、1，3，5-三(2-羥乙基)-六氫-三嗪0.5份和消泡添加劑0.2份，消泡添加劑為重量比為1: 1.5的乳化矽油和聚醚改性有機娃，以80rpm的轉速攪拌90分鐘至攪拌均勻，即得。
[0061]該微乳化切削液可根據具體情況稀釋10-40倍使用。
[0062]該微乳化切削液的性能檢測數據，如表1所示。
[0063]對比實施例1
[0064]微乳化切削液的原料中，消泡添加劑為聚醚型脂肪酸酯0.3份，其餘組成同實施例3。
[0065]該微乳化切削液的製備方法同實施例3。
[0066]該微乳化切削液的性能檢測數據，如表1所示。
[0067]效果實施例
[0068]對各實施例的微乳化切削液進行性能測試，結果見表1。由表1可以看出，本發明的各實施例製備的微乳化切削液具有較大溫度範圍內穩定性良好，可長期保存的性能；而且，在上述微乳化切削液稀釋20倍後，製得的微乳化切削稀釋液，根據檢測數據顯示，該微乳化切削稀釋液(簡稱稀釋液)的PH值穩定保持在9.3-9.5之間，防鏽性能好，並且，相比於對比實施例1的微乳化切削液，本發明的微乳化切削液的消泡性能極佳。
[0069]表1各實施例的微乳化切削液及微乳化切削稀釋液的性能指標
[0070]
【權利要求】
1.一種微乳化切削液，其原料包括下述重量百分比的組分:礦物油40-60%、陰離子表面活性劑2-10%、非離子表面活性劑1-5%、乳化穩定劑5-10%、油性添加劑5-10%、極壓添加劑5-10%、防鏽添加劑5-27%、防腐殺菌劑0.5-3%、消泡添加劑0.1-0.3%和水2-6% ;其中，所述的消泡添加劑包括乳化矽油和聚醚改性有機矽，所述乳化矽油和聚醚改性有機矽的重量比為 1:1-1:2。
2.如權利要求1所述的微乳化切削液，其特徵在於，所述礦物油為環烷基礦物油；和/或，所述礦物油在40°C下的運動粘度為18-30mm2/s ;和/或，所述的陰離子表面活性劑為石油磺酸鈉和/或聚異丁烯丁二酸酐醯胺；和/或，所述的極壓添加劑為氯化石蠟、硫磷類極壓添加劑和合成酯類極壓添加劑中的一種或多種；和/或，所述的防腐殺菌劑為1，3，5_三(2-羥乙基)-六氫-三嗪。
3.如權利要求1所述的微乳化切削液，其特徵在於，所述的非離子表面活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚和/或脂肪醇聚氧乙烯醚；和/或，所述的乳化穩定劑為脂肪醇和/或脂肪醚；和/或，所述的油性添加劑為高級脂肪酸和/或植物油酸；和/或，所述的防鏽添加劑為硼酸類物質與苯並三氮唑的混合物。
4.如權利要求3所述的微乳化切削液，其特徵在於，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的脂肪鏈為C12-C18的脂肪鏈；和/或，所述乳化穩定劑為二乙二醇單丁醚和/或高級脂肪醇；和/或，所述的油性添加劑為油酸和/或妥爾油脂肪酸；和/或，所述的硼酸類物質為硼酸胺鹽、硼酸醯胺和硼酸酯中的一種或多種；和/或，所述硼酸類物質與苯並三氮唑的重量比為1:1-2:1。
5.如權利要求4所述的微乳化切削液，其特徵在於，所述高級脂肪醇的碳原子數為16-20。
6.一種如權利要求1-4任一項所述的微乳化切削液的製備方法，其包括下述步驟: (1)將所述的礦物油、所述的陰離子表面活性劑、所述的非離子表面活性劑、所述的油性添加劑、所述的極壓添加劑和所述的乳化穩定劑混合，攪拌均勻得混合液； (2)將所述混合液、所述的防鏽劑、所述的水，所述的防腐殺菌劑、和所述的消泡添加劑混合，攪拌均勻，即得。
7.如權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，步驟(1)，所述混合的溫度為35-45°C；和/或，步驟(I )，所述的混合按下述操作進行:將所述的陰離子表面活性劑、所述的非離子表面活性劑、所述的油性添加劑、所述的極壓添加劑和所述的乳化穩定劑依次添加至所述的礦物油中；和/或，步驟(1)中，所述攪拌的速率為80-100rpm，所述攪拌的時間為30-90分鐘。
8.如權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，步驟(2)中，所述混合的溫度為室溫；和/或，步驟(2)中，所述混合按下述操作進行:將所述的水、所述的防鏽添加劑、所述的防腐殺菌劑和所述的消泡添加劑依次添加至所述混合液中；和/或，步驟(2)中，所述攪拌的速率為80-100rpm，所述攪拌的時間為30-90分鐘。
9.一種如權利要求1-5任一項所述的微乳化切削液的使用方法，其包括下述步驟:將所述的微乳化切削液用水稀釋10-40倍，即可。
10.一種微乳化切削稀釋液，其特徵在於，其包括權利要求1-5所述的微乳化切削液和水，所述的水和所述微乳化切削液的重量比為10-40:1。
【文檔編號】C10M167/00GK104073321SQ201310109223
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月29日 優先權日:2013年3月29日
【發明者】徐笑林, 文會兵, 陳激 申請人:上海德潤寶特種潤滑劑有限公司